Question

【題目】向2 L的密閉容器中充入7.6 mol NO和3.8 mol O2，發生如下反應：

①2NO（g）＋O2（g）＝2NO2（g） ②2NO2（g）N2O4（g）

測得NO2和N2O4的濃度變化如圖所示，0～10 min維持容器溫度為T1℃，10 min后升高并維持容器的溫度為T2℃。

（1）計算前5 min N2O4反應的平均速率。

（2）計算T1℃時反應②的化學平衡常數。

（3）若起始時向該容器中充入3.6 mol NO2和2.0 mol N2O4，判斷T1℃時反應②進行的方向，并計算達到平衡時N2O4的物質的量。

Answer 1

【答案】（1）0.18 mol/（Lmin） （2分） （2）0.4 （2分）

（3）Q＝0.31＜K， 反應正向進行 （3分） 2.16 mol （3分）

【解析】

試題分析：（1）由可知，前5 min N2O4反應的平均速率為 mol/（Lmin） = 0.18 mol/（Lmin） ；（2）由圖中信息及題意可知，T1℃時反應②的化學平衡常數K = = = 0.4Lmol-1；（3）溫度不變時，平衡常數不變，若起始時向該容器中充入3.6 mol NO2和2.0 mol N2O4，T1℃時反應②的Q = = = 0.31Lmol-1 < 0.4Lmol-1，因此說明反應應正向進行，直到達到新平衡；設N2O4的變化濃度為x molL-1，由三行數據法可知：

2 NO2（g）N2O4（g）

起始濃度/ molL-1 1.8 1.0

變化濃度/ molL-1 2x x

平衡濃度/ molL-1 1.8-2x 1.0+x

T1℃時反應②的化學平衡常數K = = = 0.4Lmol-1，解得：x ≈ 0.08，則N2O4（g）的平衡濃度為1.08 molL-1，最后由cV可知，N2O4（g）的平衡物質的量為2.16 mol。